１鋯類偶聯(lián)劑的性能甲基丙烯酰氧基鋯偶聯(lián)劑是通過聚鋁和丙二醇在適當?shù)臈l件下合成得鋁的鰲合物,其次再同鋯鹽反應生成鋁鋯鰲合物,最后引入有機官能團甲基丙烯酰氧基配位體。確切地講,鋯類偶聯(lián)劑是由鋯骨架、鋁骨架及有機官能團配位體３部分組成。從理論上分析,這種結構特點使它具有下面一系列優(yōu)良的性能。(１)它能穩(wěn)定地與無機表面或金屬表面實現(xiàn)化學結合。金屬中心(Ｚｒ、Ａｌ)上結合著具有活性的羥基,這種羥基可通過縮水合作用與羥基化的無機表面以共價鍵或氫鍵結合。(２)無機特性百分率高。該偶聯(lián)劑組分大部分來源于無機填料,因此它具有高的無機特性百分率(無機物含量／活性物含量%26times;１００%)。鋯類偶聯(lián)劑為７５%,硅烷偶聯(lián)劑為４０%以下,鈦酸酯偶聯(lián)劑為１５%以下。(３)有機官能團能與聚合物反應。
２性能測試及應用試驗
２．１原料及儀器（１）原料:Ａｌ(ＯＨ)３,牙膏級,山東鋁廠生產;ＣａＣＯ３,工業(yè)一級,河北唐山東礦化工廠生產;鋯類偶聯(lián)劑自制;正庚烷,工業(yè)級。（２）儀器和設備:高速攪拌機１臺;ＮＤＪ-１型轉子粘度計;計時表數(shù)個;１０支帶刻度的玻璃管。
２．２接觸角測試接觸角即為當一滴液體與固體平面相接觸,三相平衡時固液-液氣界面的夾角為粉體潤濕性的量度。用Ｃｒｏｗｌ提出的滲透速度法直接測定粉體的接觸角,即考察一定時間液體滲入玻璃管內粉體柱的長度。本實驗分別以正庚烷和水作為滲透液。若對正庚烷的接觸角變小及對水變大,是改性成功的標志。其計算公式如下Ｌ２／ｔ＝%26gamma;ＬＶ%26middot;ｃｏｓ%26theta;%26middot;%26gamma;／２%26eta;（１）式中,Ｌ是液面潤濕高度,ｃｍ;ｔ是與液面潤濕高度對應的時間,ｓ；%26gamma;ＬＶ、%26eta;為物性常數(shù);%26gamma;為ｃｏｓ%26theta;＝１時的值。（１）正庚烷-Ａｌ（ＯＨ）３用正庚烷做滲透液時,改性前后Ａｌ(ＯＨ)３接觸角變化的測試結果見表１。
將有關數(shù)據(jù)代入(１)式,則得經該類偶聯(lián)劑處理的Ａｌ(ＯＨ)３的接觸角為:ｃｏｓ%26theta;＝１．００２,即%26theta;＝０%26deg;;未經該類偶聯(lián)劑處理的Ａｌ(ＯＨ)３的接觸角為:ｃｏｓ%26theta;＝０．７９８,即%26theta;＝３７%26deg;。（２）水-Ａｌ(ＯＨ)３用水做滲透液時,改性前后Ａｌ(ＯＨ)３對水的接觸角變化的測試結果見表２。將有關數(shù)據(jù)代入(１)式,則得經該類偶聯(lián)劑處理的Ａｌ(ＯＨ)３的接觸角為:ｃｏｓ%26theta;＝０．０４４５,即%26theta;＝８７．４%26deg;;表面改性未處理為:ｃｏｓ%26theta;＝０．７９８,即%26theta;＝７３．７%26deg;。（３）正庚烷-ＣａＣＯ３用正庚烷做滲透液時,改性前后ＣａＣＯ３接觸角變化的測試結果見表３。然后將有關數(shù)據(jù)代入(１)式,則得經該類偶聯(lián)劑處理的ＣａＣＯ３的接觸角為:ｃｏｓ%26theta;＝１．００２，即%26theta;＝０%26deg;;未處理:ｃｏｓ%26theta;＝０．９５５８,即%26theta;＝１７．１０%26deg;。（４）水-ＣａＣＯ３用水做滲透液時,改性前后ＣａＣＯ３接觸角變化的測試結果見表４。將有關數(shù)據(jù)代入(１)式,則得經該類偶聯(lián)劑處理的碳酸鈣的接觸角為:ｃｏｓ%26theta;＝０．１６１４,即%26theta;＝８０．７１%26deg;;未經該類偶聯(lián)劑處理的碳酸鈣的接觸角為:ｃｏｓ%26theta;＝０．５６０６,即%26theta;＝５５．９%26deg;。實驗結果表明,處理后填料親油性大大增加,親水性降低。
２．３粘度降考察改性后粉體在聚合物中的分散性,有很多估計分散程度的方法,流變試驗是最為精確的一種方法。粘度最低是最佳分散的表征。粘度下降＝(改性前料漿粘度-改性后料漿粘度)／改性前料漿粘度%26times;１００%粘度大幅度下降是改性成功的標志之一。實驗結果見表５和６。
從表５、６可以看出,改性前后Ａｌ（ＯＨ）３在固含量為７０%的水性料漿中粘度下降率達９０%以上;改性前后ＣａＣＯ３在固含量為５５%的異丙醇料漿中,粘度下降率也達到９０%以上。
２．４對水不可逆性不可逆性指處理后不會因水的洗滌導致偶聯(lián)劑成分大量地從填料表面脫落而喪失改性效果的性質,也是改性后偶聯(lián)效果是否穩(wěn)定可靠的指標。粘度上升＝(洗滌后料漿粘度-洗滌前料漿粘度)／洗滌前料漿粘度%26times;１００%粘度上升率越低,表明不可逆性越高。實驗結果見表７。Ａｌ（ＯＨ）３的粘度上升率明顯高于ＣａＣＯ３的粘度上升率,說明Ａｌ（ＯＨ）３對水不可逆性較好。２．５應用試驗（１）將改性后ＣａＣＯ３應用于塑料異型材,其試驗數(shù)據(jù)見表８。應用試驗研究表明,鋯類偶聯(lián)劑改性ＣａＣＯ３的力學性能明顯較高于標準值,且個別數(shù)值高于鋁酸酯改性ＣａＣＯ３。（２）將改性后Ａｌ(ＯＨ)３應用于不飽和聚酯制作電氣鐵路專用絕緣板。試驗發(fā)現(xiàn),使用未改性Ａｌ（ＯＨ）３,在１００份樹脂中加至３０份時,物料粘度上升很高,難以加工成型。而應用改性后Ａｌ(ＯＨ)３,填充至１２０份時,物料粘度仍能滿足加工要求,且混合均勻,對玻璃纖維浸潤良好,成型后無玻璃纖維脫粘分離現(xiàn)象。經天津合成材料研究所測試其物理性能良好,檢測數(shù)據(jù)見表９。
經鐵道部科學研究院檢測,其耐壓電路痕跡老化指標為２．８ｋＶ,符合電氣化鐵路此類材料的絕緣要求。
３結論綜上所述,甲基丙烯酰氧基合鋯偶聯(lián)劑具有高度的抗水解穩(wěn)定性,能提高經處理后填料的親油性,降低其疏水性,從而增加了填料與聚合物的相容性,改善了填料在聚合物中的分布。同時,甲基丙烯酰氧基對聚合物有較高的親和力,明顯提高了復合材料的力學性能。
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